一种定向凝固透平叶片服役蠕变损伤再热恢复方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108950441A(43)申请公布日2018.12.07(21)申请号201810873628.0(22)申请日2018.08.02(71)申请人西安热工研究院有限公司地址710032陕西省西安市碑林区兴庆路136号(72)发明人唐文书肖俊峰南晴张炯李永君高斯峰(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人徐文权(51)Int.Cl.C22F1/10(2006.01)C21D9/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种定向凝固透平叶片服役蠕变损伤再热恢复方法(57)摘要本发明公开了一种定向凝固透平叶片服役蠕变损伤再热恢复方法，属于冶金技术领域，该方法包含全固溶和两级时效工艺。全固溶用来溶解服役透平叶片蠕变损伤一次粗大形变γ'相、部分碳化物以及非平衡态的γ+γ′共晶，并析出尺寸细小、分布均匀的二次γ'相。两级时效用来促进二次γ′相长大、立方化和三次γ′相析出长大，调整γ′相的尺寸、形态、分布和体积分数，最终获得双尺寸形态、均匀分布的γ′相组织。通过本发明提供的方法恢复处理后，透平叶片材料的显微硬度值接近或超过了服役前透平叶片材料的硬度值。此外，本发明成本低廉、操作简单、经济效益高、通用性强、便于自动化，能够满足现代燃气轮机透平叶片修复和延寿要求。CN108950441ACN108950441A权利要求书1/1页1.一种定向凝固透平叶片服役蠕变损伤再热恢复方法，其特征在于，包括以下步骤：1)全固溶：先用夹具固定服役定向凝固透平叶片，后置于热处理炉的保温区，抽真空，后回填惰性气体，反复2～3次，确保炉膛内空气排尽，后升温至1150℃～1320℃范围内，确保此温度值处于透平叶片材料的全固溶温度与初熔温度区间内，保温1h～6h，炉内气冷至室温；2)一次时效：升温至1050℃～1150℃范围内，确保该温度低于透平叶片材料的固溶温度，保温1h～6h，炉内气冷至室温；3)二次时效：再升温至750℃～950℃范围内，保温12h～48h，炉内气冷至室温，再热恢复处理后透平叶片材料的组织和性能接近或优于服役前透平叶片材料的组织和性能水平。2.根据权利要求1所述的一种定向凝固透平叶片服役蠕变损伤再热恢复方法，其特征在于，透平叶片材料为现代燃气轮机透平叶片所用定向凝固镍基高温合金材料，包括DSGTD111、DSGTD-222、DSGTD-444、DSCM-247、DSMGA1400、MAR-M200Hf、DSMAR-M002、SCPWA1480、SCPWA1483、SXRenéN5、CMSX-2、CMSX-4、CMSX-10和TMS275。3.根据权利要求1所述的一种定向凝固透平叶片服役蠕变损伤再热恢复方法，其特征在于，热处理炉的工作真空度能够达到10-1Pa，最高工作温度能够达到：1400℃，同时能够回填惰性气体并控制冷却速度，冷却速度的控制范围为10℃/min～80℃/min。4.根据权利要求1所述的一种定向凝固透平叶片服役蠕变损伤再热恢复方法，其特征在于，热处理炉中回填惰性气体为氩气、氦气和氮气一种或多种的混合气体。5.根据权利要求1所述的一种定向凝固透平叶片服役蠕变损伤再热恢复方法，其特征在于，透平叶片材料的组织特征参数包括γ′、碳化物的成分、形态、尺寸和体积分数。6.根据权利要求1所述的一种定向凝固透平叶片服役蠕变损伤再热恢复方法，其特征在于，透平叶片材料的性能包括拉伸、蠕变和疲劳性能。2CN108950441A说明书1/5页一种定向凝固透平叶片服役蠕变损伤再热恢复方法技术领域[0001]本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种定向凝固透平叶片服役蠕变损伤再热恢复方法。背景技术[0002]透平叶片作为燃气轮机实现能量转换的核心部件，是工作环境最恶劣、结构最复杂、故障最多的热通道部件之一。随着燃气轮机透平进气温度的提高，对透平叶片用材提出了更高要求。[0003]定向凝固(含单晶)镍基高温合金一般为沉淀强化型合金，在合适热处理条件下能够获得奥氏体γ+γ′相组织，其中，γ′相作为主要沉淀强化相，其尺寸、存在形态及体积分数共同决定镍基高温合金的使用性能。特别地，沉淀强化型镍基高温合金具有独特的高温强度、高温耐蚀和抗氧化性能，目前已广泛用于制造现代燃气轮机包括E级、F级甚至H级燃气轮机透平叶片。经长时间服役，高温合金材料不可避免发生各种微观组织蠕变损伤，包括γ′相球化和筏化、碳化物分解和膜状化、TCP相析出等，这严重影响其高温性能和服役寿命。为了防止此类损伤对燃气轮机造成致命的安全威胁，燃机制造商推荐每运行等效运行时间24000h需更换或翻修热通道部件，然而部件更换费用极其高昂。以恢复热处理为代表的翻修方法已被国外广泛用于热通